KR101679910B1 - Inorganic oxide powder and electrolyte comprising sintered body of the same - Google Patents

Inorganic oxide powder and electrolyte comprising sintered body of the same Download PDF

Info

Publication number
KR101679910B1
KR101679910B1 KR1020140085298A KR20140085298A KR101679910B1 KR 101679910 B1 KR101679910 B1 KR 101679910B1 KR 1020140085298 A KR1020140085298 A KR 1020140085298A KR 20140085298 A KR20140085298 A KR 20140085298A KR 101679910 B1 KR101679910 B1 KR 101679910B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inorganic oxide
oxide particle
electrolyte
particle
less
Prior art date
Application number
KR1020140085298A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150016092A (en
Inventor
김종우
류창석
최광욱
김균중
이종진
오탁근
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to US14/907,662 priority Critical patent/US10014543B2/en
Priority to CN201480043100.0A priority patent/CN105431972B/en
Priority to PCT/KR2014/006915 priority patent/WO2015016565A1/en
Priority to JP2016529719A priority patent/JP6209279B2/en
Publication of KR20150016092A publication Critical patent/KR20150016092A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101679910B1 publication Critical patent/KR101679910B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/1266—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing bismuth oxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071—Oxides
    • H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071—Oxides
    • H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
    • H01M2300/0077—Ion conductive at high temperature based on zirconium oxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/1253—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing zirconium oxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/126—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing cerium oxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

본 명세서는 무기 산화물 분말 및 이의 소결체를 포함하는 전해질을 제공한다.The present invention provides an electrolyte comprising an inorganic oxide powder and a sintered body thereof.

Description

무기 산화물 분말 및 이의 소결체를 포함하는 전해질{INORGANIC OXIDE POWDER AND ELECTROLYTE COMPRISING SINTERED BODY OF THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to an electrolyte containing an inorganic oxide powder and a sintered body thereof,

본 명세서는 2013년 8월 1일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2013-0091785호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.This specification claims the benefit of Korean Patent Application No. 10-2013-0091785, filed on August 1, 2013, to the Korean Intellectual Property Office, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

본 명세서는 무기 산화물 분말 및 이의 소결체를 포함하는 전해질에 관한 것이다. The present invention relates to an electrolyte comprising an inorganic oxide powder and a sintered body thereof.

일반적으로, 연료 전지는 1세대 전지인 건전지, 2세대 전지인 충전지에 이은 3세대 전지로 불리는 것으로, 연료의 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지이다.Generally, a fuel cell is a battery that is called a first-generation battery, a second-generation battery, a rechargeable battery, and a third-generation battery. The fuel cell directly converts chemical energy generated by oxidation of fuel into electrical energy.

이러한 연료 전지의 특징은 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되고 반응생성물이 연속적으로 계의 바깥으로 제거되는 과정에서 반영구적으로 전기를 생산할 수 있고, 기계적 변환에서 발생하는 손실이 없기 때문에 에너지 효율이 매우 높다는 것이다. 또한, 상기 연료 전지는 화석연료, 액체연료, 기체연료 등 다양한 연료를 사용하며, 작동온도에 따라 저온형과 고온형으로도 나뉜다.A feature of such a fuel cell is that it can produce electricity semi-permanently during the continuous supply of reactants from the outside and the reaction products are continuously removed from the system, and energy efficiency is very high because there is no loss in mechanical conversion . In addition, the fuel cell uses various fuels such as fossil fuel, liquid fuel, and gaseous fuel, and is divided into a low-temperature type and a high-temperature type according to the operating temperature.

이 중에서 고체산화물 연료전지는 이온 전도성을 갖는 고체산화물을 전해질로 사용하는 연료 전지로써, 현존하는 연료 전지 중 가장 높은 온도(600 내지 1000℃)에서 작동하며, 모든 구성요소가 고체로 이루어져 있기 때문에 다른 연료 전지에 비해 구조가 간단하고, 전해질의 손실 및 보충과 부식의 문제가 없으며, 귀금속 촉매가 필요 없고 직접 내부 개질을 통한 연료 공급이 용이하다.Among them, the solid oxide fuel cell uses a solid oxide having an ionic conductivity as an electrolyte. The solid oxide fuel cell operates at the highest temperature (600 to 1000 ° C.) of the existing fuel cells. Since all the components are solid, Compared with fuel cells, it has a simple structure, eliminates electrolyte loss and corrosion problems, does not require a noble metal catalyst, and is easy to supply fuel directly through internal reforming.

또한, 고온의 가스를 배출하기 때문에 폐열을 이용한 열 복합 발전이 가능하다는 장점도 지니고 있다. 이러한 장점 때문에 상기 고체산화물 연료전지에 관한 연구는 활발히 이루어지고 있다.In addition, it has an advantage that it can generate thermal hybrid power using waste heat because it discharges gas at a high temperature. Due to these advantages, the solid oxide fuel cell has been actively studied.

한국 공개특허공보 2012-0076335Korean Unexamined Patent Application Publication No. 2012-0076335

본 명세서는 무기 산화물 분말 및 이의 소결체를 포함하는 전해질을 제공한다.The present invention provides an electrolyte comprising an inorganic oxide powder and a sintered body thereof.

본 명세서의 일 실시상태는 제1 무기 산화물 입자; 및 상기 제1 무기 산화물 입자의 표면에 결합된 적어도 하나의 제2 무기 산화물 입자를 포함하는 1 이상의 이온 전도성 입자를 포함하고, 상기 제2 무기 산화물 입자의 입경은 상기 제1 무기 산화물 입자의 입경의 1/10,000 이상 1/2 이하이며, 상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자 각각의 산소 이온 전도도는 800 ℃ 에서 0.0001 S/㎝ 이상 0.5 S/㎝ 이하인 무기 산화물 분말을 제공한다. One embodiment of the present disclosure relates to a method of forming a composite oxide comprising a first inorganic oxide particle; And at least one second inorganic oxide particle bonded to the surface of the first inorganic oxide particle, wherein the particle diameter of the second inorganic oxide particle is larger than the particle diameter of the first inorganic oxide particle 1 / 10,000 to 1/2 or less, and the oxygen ion conductivity of each of the first inorganic oxide particles and the second inorganic oxide particles is from 0.0001 S / cm to 0.5 S / cm at 800 ° C.

본 명세서의 일 실시상태는 제1 무기 산화물 입자; 및 상기 제1 무기 산화물 입자의 표면에 결합된 적어도 하나의 제2 무기 산화물 입자를 포함하는 1 이상의 이온 전도성 입자를 포함하고, 상기 제2 무기 산화물 입자의 입경은 상기 제1 무기 산화물 입자의 입경의 1/10,000 이상 1/2 이하이며, 상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자 각각의 산소 이온 전도도는 800 ℃ 에서 0.0001 S/㎝ 이상 0.5 S/㎝ 이하인 무기 산화물 분말의 소결체를 포함하는 전해질을 제공한다. One embodiment of the present disclosure relates to a method of forming a composite oxide comprising a first inorganic oxide particle; And at least one second inorganic oxide particle bonded to the surface of the first inorganic oxide particle, wherein the particle diameter of the second inorganic oxide particle is larger than the particle diameter of the first inorganic oxide particle Wherein the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle each have an oxygen ion conductivity of 0.0001 S / cm or more and 0.5 S / cm or less at 800 占 폚, Thereby providing an electrolyte.

본 명세서의 일 실시상태는 공기극; 연료극; 및 상기 공기극 및 상기 연료극 사이에 구비된 상기 전해질을 포함하는 고체 산화물 연료전지를 제공한다. One embodiment of the present disclosure relates to an air electrode; Fuel electrode; And the electrolyte provided between the air electrode and the fuel electrode.

본 명세서의 일 실시상태는 제1 무기 산화물 입자를 형성하는 단계; 제2 무기 산화물 입자를 준비하는 단계; 및 상기 제1 무기 산화물 입자에 상기 제2 무기 산화물 입자를 결합하여 1 이상의 이온 전도성 입자를 형성하는 단계를 포함하는 상기 무기 산화물 분말의 제조방법을 제공한다. One embodiment of the present disclosure relates to a method of forming an inorganic oxide particle, comprising: forming a first inorganic oxide particle; Preparing a second inorganic oxide particle; And bonding the second inorganic oxide particles to the first inorganic oxide particles to form at least one ion-conductive particle.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 무기 산화물 분말은 제2 금속 산화물 입자에 의하여, 제1 금속 산화물 입자의 소결 온도보다 낮은 소결 온도에서 소결을 가능하게 하여 공정 비용 절감을 가능하게 할 수 있다. The inorganic oxide powder according to one embodiment of the present disclosure can enable sintering at a sintering temperature lower than the sintering temperature of the first metal oxide particles by the second metal oxide particles, thereby making it possible to reduce the process cost.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 무기 산화물 분말은 제1 금속 산화물 입자의 입경 크기로 인하여 분산성이 높은 장점이 있다. The inorganic oxide powder according to one embodiment of the present invention has an advantage of high dispersibility due to the particle size of the first metal oxide particles.

본 명세서의 일 실시상태에 다른 무기 산화물 분말을 이용하여 전해질 형성하는 경우, 높은 밀도 및 낮은 공극율을 구현할 수 있다. When an electrolyte is formed using another inorganic oxide powder in one embodiment of the present specification, a high density and a low porosity can be realized.

본 명세서의 일 실시상태에 다른 무기 산화물 분말을 이용하여 전해질을 형성하는 경우, 고체 산화물 연료전지의 전극층의 소결 온도까지 낮출 수 있다. 그러므로, 고체 산화물 연료전지의 제조시 전극과 전해질을 동시에 소성하여 제조할 수 있게 되어 열처리 공정을 일원화하여 공정 비용이 절감되는 장점이 있다. In the case where an electrolyte is formed using another inorganic oxide powder in one embodiment of the present specification, the sintering temperature of the electrode layer of the solid oxide fuel cell can be lowered. Therefore, it is possible to manufacture the solid oxide fuel cell by simultaneously firing the electrode and the electrolyte, thereby unifying the heat treatment process and reducing the process cost.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 무기 산화물 분말은 낮은 소결 온도로 인하여 소결에 의한 입자의 수축을 최소화할 수 있으므로, 고체 산화물 연료전지의 전해질과 전극과의 계면에서의 뒤틀림을 억제할 수 있다. The inorganic oxide powder according to one embodiment of the present invention can minimize the shrinkage of the particles due to sintering due to the low sintering temperature, and thus can suppress distortion at the interface between the electrolyte and the electrode of the solid oxide fuel cell.

도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 무기 산화물 분말에 포함된 이온 전도성 입자 단면의 일 예를 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 실시예 1에 따라 제조된 무기 산화물 입자의 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 2에 따라 제조된 전해질의 이미지를 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 3에 따라 제조된 전해질의 이미지를 나타낸 것이다.
도 6는 비교예 1에 따라 제조된 전해질의 이미지를 나타낸 것이다.
도 7는 비교예 2에 따라 제조된 전해질의 이미지를 나타낸 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of an ion conductive particle included in an inorganic oxide powder according to an embodiment of the present invention; FIG.
Figs. 2 and 3 show images of inorganic oxide particles prepared according to Example 1. Fig.
Fig. 4 shows an image of an electrolyte prepared according to Example 2. Fig.
5 shows an image of an electrolyte prepared according to Example 3. Fig.
6 shows an image of an electrolyte prepared according to Comparative Example 1. Fig.
FIG. 7 shows an image of an electrolyte prepared according to Comparative Example 2. FIG.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서의 일 실시상태는 제1 무기 산화물 입자; 및 상기 제1 무기 산화물 입자의 표면에 결합된 적어도 하나의 제2 무기 산화물 입자를 포함하는 1 이상의 이온 전도성 입자를 포함하고, 상기 제2 무기 산화물 입자의 입경은 상기 제1 무기 산화물 입자의 입경의 1/10,000 이상 1/2 이하이며, 상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자 각각의 산소 이온 전도도는 0.0001 S/㎝ 이상 0.5 S/㎝ 이하인 무기 산화물 분말을 제공한다. One embodiment of the present disclosure relates to a method of forming a composite oxide comprising a first inorganic oxide particle; And at least one second inorganic oxide particle bonded to the surface of the first inorganic oxide particle, wherein the particle diameter of the second inorganic oxide particle is larger than the particle diameter of the first inorganic oxide particle 1 / 10,000 to 1/2 or less, and each of the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle has an oxygen ion conductivity of 0.0001 S / cm or more and 0.5 S / cm or less.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 무기 산화물 입자의 입경은 상기 제1 무기 산화물 입자의 입경의 1/5,000 이상 1/10 이하일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 무기 산화물 입자의 입경은 상기 제1 무기 산화물 입자의 입경의 1/1,000 이상 1/20 이하일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the particle diameter of the second inorganic oxide particles may be 1/5000 or more and 1/10 or less of the particle diameter of the first inorganic oxide particles. According to an embodiment of the present invention, the particle diameter of the second inorganic oxide particles may be 1 / 1,000 or more and 1/20 or less of the particle diameter of the first inorganic oxide particles.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기 산화물 분말은 고체 산화물 연료전지의 전해질용 재료일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the inorganic oxide powder may be a material for an electrolyte of a solid oxide fuel cell.

본 명세서에서, 고체 산화물 연료전지 (Solid oxide fuel cell)는 산소 또는 수소 이온을 투과시킬 수 있는 고체 산화물을 전해질로 사용하는 연료전지를 의미한다.In this specification, a solid oxide fuel cell refers to a fuel cell using a solid oxide capable of permeating oxygen or hydrogen ions as an electrolyte.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자의 평균 입경은 200 ㎚ 이상 20 ㎛ 이하일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자의 평균 입경은 500 ㎚ 이상 20 ㎛ 이하일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the average particle diameter of the first inorganic oxide particles may be 200 nm or more and 20 占 퐉 or less. According to an embodiment of the present invention, the average particle diameter of the first inorganic oxide particles may be 500 nm or more and 20 占 퐉 or less.

또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 무기 산화물 입자의 평균 입경은 1 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하일 수 있다. Further, according to one embodiment of the present invention, the average particle diameter of the second inorganic oxide particles may be 1 nm or more and 500 nm or less.

상기 제1 무기 산화물 입자는 마이크로 사이즈의 입경으로서 상대적으로 큰 입경을 가지므로 무기 산화물 분말의 후막 또는 박막 증착 공정 시 슬러리나 페이스트 내에서의 분산성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 이온 전도성 입자는 높은 결정도를 가지는 제1 무기 산화물 입자로 인하여 치밀한 소결체를 형성할 수 있으며, 이는 전해질의 치밀도를 높일 수 있다. 나아가, 상기 이온 전도성 입자는 마이크로 사이즈 이하의 입경을 가지는 제2 무기 산화물 입자로 인하여 낮은 온도에서 열처리를 하더라도 높은 치밀도를 확보할 수 있으며, 낮은 열처리로 인하여 낮은 수축율을 확보할 수 있다. Since the first inorganic oxide particles have a relatively large particle size as micro-sized particles, the dispersibility in the slurry or paste during the thick film or thin film deposition process of the inorganic oxide powder can be improved. Furthermore, the ion conductive particles can form a dense sintered body due to the first inorganic oxide particles having a high degree of crystallinity, which can increase the density of the electrolyte. Furthermore, the ion conductive particles can ensure high density even when heat treatment is performed at a low temperature due to the second inorganic oxide particle having a particle size of not more than a micro-size, and a low shrinkage ratio can be secured due to low heat treatment.

또한, 상기 제1 무기 산화물 입자는 결정립계(grain boundary)를 크게 제어하여 이온 전도도를 향상할 수 있다. 상기 향상된 이온 전도도는 상기 무기 산화물 분말의 소결체를 포함하는 전해질의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다. In addition, the first inorganic oxide particles can improve the ion conductivity by controlling grain boundaries to a large extent. The improved ionic conductivity can improve the ionic conductivity of the electrolyte containing the sintered body of the inorganic oxide powder.

또한, 상기 무기 산화물 분말을 이용하여 고체 산화물 연료전지의 전해질을 형성하는 경우, 상기 제1 무기 산화물 입자로 인하여, 용액 내의 분산성이 향상되어 전해질의 제조 공정이 쉬워지며, 수축율이 제어되어 연료전지 셀의 뒤틀림을 억제할 수 있다.Further, when the electrolyte of the solid oxide fuel cell is formed using the inorganic oxide powder, the dispersibility in the solution is improved due to the first inorganic oxide particles, so that the production process of the electrolyte is facilitated and the shrinkage ratio is controlled, The distortion of the cell can be suppressed.

상기 제2 무기 산화물 입자는 상기 무기 산화물 분말을 소결하여 전해질을 제조하는 경우, 소결을 촉진시키고 소결 온도를 낮출 수 있다. 그러므로, 상기 무기 산화물 분말은 더 낮은 온도에서 높은 밀도를 갖는 전해질을 형성할 수 있으며, 전해질 재료의 소결 온도를 전극층 등 다른 층의 소결 온도로 제어할 수 있는 장점이 있다. 나아가, 낮은 소결 온도를 갖는 전해질로 인하여, 고체 산화물 연료전지의 제조시 전극 등 다른 구성과의 동시 소성을 통하여 열처리 공정을 단순화시킬 수 있다. 나아가, 그래인 바운더리 (grain boundary) 제어를 통하여 이온 전도도의 향상도 가능하다.The second inorganic oxide particles can promote sintering and lower the sintering temperature when the electrolyte is produced by sintering the inorganic oxide powder. Therefore, the inorganic oxide powder can form an electrolyte having a high density at a lower temperature, and the sintering temperature of the electrolyte material can be controlled to a sintering temperature of another layer such as an electrode layer. Furthermore, due to the electrolyte having a low sintering temperature, the heat treatment process can be simplified by co-firing with other components such as electrodes during the production of the solid oxide fuel cell. Furthermore, ion conductivity can be improved by controlling the grain boundary.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자는 산소 이온 전도도를 가지고 있으므로, 상기 무기 산화물 분말은 산소 이온 전도도를 가질 수 있다. 나아가, 상기 무기 산화물 분말을 이용하여 소결체를 형성하여 전해질을 형성하는 경우, 상기 전해질 또한 산소 이온 전도성을 가지게 된다. 구체적으로, 무기 산화물 분말은 상기 제1 무기 산화물 입자의 소결 온도보다 낮은 온도에서 소결이 가능하다. According to one embodiment of the present invention, since the first inorganic oxide particles and the second inorganic oxide particles have oxygen ion conductivity, the inorganic oxide powder may have oxygen ion conductivity. Furthermore, when the sintered body is formed using the inorganic oxide powder to form an electrolyte, the electrolyte also has oxygen ion conductivity. Specifically, the inorganic oxide powder can be sintered at a temperature lower than the sintering temperature of the first inorganic oxide particles.

일반적으로, 무기 산화물 입자를 높은 온도로 열처리 하는 경우, 보다 치밀한 구조를 형성하도록 할 수 있으나, 높은 온도를 유지하는 데에 드는 비용이 상당하고 이에 따른 장비를 구비하는 어려움이 따른다. 그러므로, 무기 산화물 입자를 보다 낮은 온도로 열처리하되 높은 치밀도를 형성할 수 있도록 하기 위한 연구가 필요하다. In general, when the inorganic oxide particles are heat-treated at a high temperature, it is possible to form a more dense structure, but the cost of maintaining a high temperature is considerable, and the difficulty of equipping the apparatus is accompanied. Therefore, research is needed to heat-treat the inorganic oxide particles at a lower temperature and to form a high density.

이에, 본 발명자들은 보다 낮은 온도에서 치밀한 구조로 소결체를 형성할 수 있는 상기 무기 산화물 입자를 발명하였다. 구체적으로, 상기 무기 산화물 분말을 이용하여 전해질막을 형성하는 경우, 보다 낮은 비용으로 제조할 수 있으며, 애노드 및 캐소드와 같은 다른 부재와 동시에 소성할 수 있는 정도로 소성 온도를 낮출 수 있음을 밝혀내었다. Accordingly, the present inventors invented the inorganic oxide particles capable of forming a sintered body with a dense structure at a lower temperature. Specifically, it has been found that when the electrolyte membrane is formed using the inorganic oxide powder, the firing temperature can be lowered to such an extent that firing can be performed at a lower cost and simultaneously with other members such as an anode and a cathode.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기 산화물 분말 내에 상기 제1 무기 산화물 입자와 상기 제2 무기 산화물 입자의 중량비는 1,000 : 1 내지 1 : 10 일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the weight ratio of the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle in the inorganic oxide powder may be 1,000: 1 to 1:10.

구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 무기 산화물 입자는 상기 제1 무기 산화물 입자의 표면의 일부 또는 전면에 결합될 수 있다. 상기 제2 무기 산화물 입자의 함량이 지나치게 높은 경우, 상기 이온 전도성 입자들끼리 응집하는 현상이 발생하게 되어 상기 무기 산화물 입자를 소성하여 전해질을 형성하는 경우, 전해질의 균일도가 크게 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 제2 무기 산화물 입자의 함량이 지나치게 낮은 경우, 상기 무기 산화물 분말의 소성 온도가 필요수준 이하로 낮아지지 않는 문제가 발생할 수 있다. 그러므로, 상기 제1 무기 산화물 입자와 상기 제2 무기산화물 입자의 중량비가 상비 범위 내인 경우, 상기 무기 산화물 분말의 소성 온도를 충분히 낮출 수 있으며, 응집 현상을 방지할 수 있다. Specifically, according to one embodiment of the present invention, the second inorganic oxide particles can be bonded to a part or the entire surface of the first inorganic oxide particles. When the content of the second inorganic oxide particles is excessively high, the ion conductive particles are agglomerated, and when the inorganic oxide particles are fired to form an electrolyte, the uniformity of the electrolyte may be significantly lowered have. In addition, when the content of the second inorganic oxide particles is too low, the firing temperature of the inorganic oxide powder may not be lowered to a necessary level or lower. Therefore, when the weight ratio of the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle is within the above-mentioned range, the firing temperature of the inorganic oxide powder can be sufficiently lowered and the coagulation phenomenon can be prevented.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 무기 산화물 입자는 상기 제1 무기 산화물 입자의 표면 면적의 20 % 이상 100 % 이하로 결합할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 무기 산화물 입자는 상기 제1 무기 산화물 입자의 표면 면적의 50 % 이상 100 % 이하로 결합할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the second inorganic oxide particles can bind at 20% or more and 100% or less of the surface area of the first inorganic oxide particles. Specifically, according to one embodiment of the present specification, the second inorganic oxide particles can bind at 50% or more and 100% or less of the surface area of the first inorganic oxide particles.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이온 전도성 입자는 상기 무기 산화물 분말 총 중량의 50 중량 % 이상 100 중량% 이하로 포함될 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기 산화물 분말은 상기 이온 전도성 입자를 주성분으로 포함하고, 추가적인 첨가물 또는 불순물을 더 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the ion conductive particles may be contained in an amount of 50 wt% to 100 wt% of the total weight of the inorganic oxide powder. Further, according to one embodiment of the present invention, the inorganic oxide powder may include the ion conductive particles as a main component and further include an additive or an additive.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자와 상기 제2 무기 산화물 입자는 서로 동종 또는 이종의 화합물을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle may contain the same or different compounds.

구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자와 상기 제2 무기산화물 입자는 서로 동종의 화합물일 수 있다. Specifically, according to one embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle may be the same kind of compound.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자는 각각 지르코니아계 화합물; 세리아계 화합물; 비스무스계 화합물 및 란타늄갈레이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle are each a zirconia-based compound; Ceria compounds; A bismuth-based compound, and a lanthanum gallate-based compound.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자 및/또는 상기 제2 무기 산화물 입자는 각각 이트륨 및 스칸듐으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 도핑된 지르코니아; 가돌리늄, 사마륨, 란타늄, 이테르븀 및 네오디뮴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 도핑된 세리아; 및 스트론튬 및 마그네슘 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상이 도핑된 란타늄 갈레이트(lanthanum gallate);로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 화합물일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particles and / or the second inorganic oxide particles are each composed of zirconia doped with at least one selected from the group consisting of yttrium and scandium; Doped ceria selected from the group consisting of gadolinium, samarium, lanthanum, ytterbium, and neodymium; And lanthanum gallate doped with at least one member selected from the group consisting of strontium and magnesium; and one or more compounds selected from the group consisting of lanthanum gallate doped with at least one member selected from the group consisting of strontium and magnesium.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자는 각각 이트륨, 스칸듐, 칼슘 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑되거나 도핑되지 않은 지르코니아계 화합물; 가돌리늄, 사마륨, 란타늄, 이테르븀 및 네오디뮴 중 적어도 하나로 도핑되거나 도핑되지 않은 세리아계 화합물; 칼슘, 스트론튬, 바륨, 가돌리튬 및 이트륨 중 적어도 하나로 도핑되거나 도핑되지 않은 비스무스 산화물계 화합물; 및 스트론튬 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑되거나 도핑되지 않은 란타늄 갈레이트(lanthanum gallate)계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle are zirconia-based compounds doped or not doped with at least one of yttrium, scandium, calcium and magnesium, respectively; Ceria compounds doped or undoped with at least one of gadolinium, samarium, lanthanum, ytterbium, and neodymium; Bismuth oxide-based compounds doped or undoped with at least one of calcium, strontium, barium, gadolinium, and yttrium; And a lanthanum gallate-based compound doped or not doped with at least one of strontium and magnesium.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 지르코니아계 화합물은 CaO, MgO, Sc2O3, ZrO2 및 Y2O3로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나가 도핑된 ZrO2일 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the zirconia-based compound may be a one doped ZrO 2 is selected from the group consisting of CaO, MgO, Sc2O 3, ZrO 2 and Y 2 O 3.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 세리아계 화합물은 Sm2O3, Gd2O3, CeO2 및 Y2O3로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나가 도핑된 CeO2일 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the ceria-based compound may be a Sm 2 O 3, Gd 2 O 3, CeO 2 and Y 2 O 3 of any one selected from the group consisting of doped CeO 2.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 비스무스계 화합물은 Bi2O3일 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the bismuth-based compound may be Bi 2 O 3 .

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 란타늄갈레이트계 화합물은 페로브스카이트 구조일 수 있다. 구체적으로, 상기 란타늄갈레이트계 화합물은 (La,Sr)(Ga,Mg)O3-δ 또는 Ba(Ce,Gd)O3-δ 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the lanthanum gallate compound may be a perovskite structure. Specifically, the lanthanum gallate compound may be (La, Sr) (Ga, Mg) O 3 -δ or Ba (Ce, Gd) O 3 -δ.

본 명세서의 일 실시상태는 제1 무기 산화물 입자; 및 상기 제1 무기 산화물 입자의 표면에 결합된 적어도 하나의 제2 무기 산화물 입자를 포함하는 1 이상의 이온 전도성 입자를 포함하고, 상기 제2 무기 산화물 입자의 입경은 상기 제1 무기 산화물 입자의 입경의 1/10,000 이상 1/2 이하이며, 상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자 각각의 산소 이온 전도도는 800 ℃ 에서 0.0001 S/㎝ 이상 0.5 S/㎝ 이하인 무기 산화물 분말의 소결체를 포함하는 전해질을 제공한다. One embodiment of the present disclosure relates to a method of forming a composite oxide comprising a first inorganic oxide particle; And at least one second inorganic oxide particle bonded to the surface of the first inorganic oxide particle, wherein the particle diameter of the second inorganic oxide particle is larger than the particle diameter of the first inorganic oxide particle Wherein the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle each have an oxygen ion conductivity of 0.0001 S / cm or more and 0.5 S / cm or less at 800 占 폚, Thereby providing an electrolyte.

상기 무기 산화물 분말은 전술한 무기 산화물 분말과 동일하다. The inorganic oxide powder is the same as the above-mentioned inorganic oxide powder.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전해질은 상기 무기 산화물 분말을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the electrolyte may comprise the inorganic oxide powder.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전해질은 상기 무기 산화물 분말이 결정화된 소결체를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전해질은 상기 무기 산화물 분말을 소결하여 제조된 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the electrolyte may include a sintered body in which the inorganic oxide powder is crystallized. Specifically, the electrolyte according to one embodiment of the present invention may be one produced by sintering the inorganic oxide powder.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 소결체의 함량은 상기 전해질의 총 중량에 대하여 5 중량% 이상 100 중량% 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 소결체의 함량은 상기 전해질의 총 중량에 대하여 70 중량% 이상 100 중량% 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전해질은 상기 소결체로 이루어질 수 있으며, 상기 전해질은 상기 소결체 외 첨가제가 포함될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the content of the sintered body may be 5 wt% or more and 100 wt% or less based on the total weight of the electrolyte. Specifically, according to one embodiment of the present invention, the content of the sintered body may be 70 wt% or more and 100 wt% or less based on the total weight of the electrolyte. More specifically, according to one embodiment of the present invention, the electrolyte may be composed of the sintered body, and the electrolyte may include additives other than the sintered body.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 연료전지용 전해질막의 공극률은 0 % 이상 20 % 이하일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the porosity of the electrolyte membrane for a fuel cell may be 0% or more and 20% or less.

상기 공극률은 상기 전해질의 치밀도를 나타내는 것으로서, 공극률이 작을수록 상기 전해질막의 치밀도가 높은 것을 의미할 수 있다. 구체적으로, 상기 공극률은 전체 전해질의 부피 중 비어있는 공간의 부피%를 의미할 수 있다. 또한, 상기 치밀도는 전체 전해질의 부피 중 공극률을 뺀 값일 수 있다. The porosity indicates the density of the electrolyte, and the smaller the porosity, the higher the density of the electrolyte membrane. Specifically, the porosity may mean the volume percentage of the empty space of the total electrolyte volume. Also, the density may be a value obtained by subtracting the porosity of the total electrolyte volume.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자는 지르코니아계 화합물이고, 상기 전해질의 공극률이 20 % 이하가 되는 상기 무기 산화물 분말의 소결 온도는 1,100 ℃ 이상 1,300 ℃ 이하일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자는 지르코니아계 화합물이고, 상기 무기 산화물 분말의 소결온도는 지르코니아계 화합물의 소결 온도보다 50 ℃ 이상 낮은 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle is a zirconia-based compound, and the sintering temperature of the inorganic oxide powder having a porosity of 20% or less of the electrolyte may be 1,100 ° C or higher and 1,300 ° C or lower. According to an embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle is a zirconia-based compound, and the sintering temperature of the inorganic oxide powder may be 50 ° C or more lower than the sintering temperature of the zirconia compound.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자는 세리아계 화합물이고, 상기 전해질의 공극률이 20 % 이하가 되는 상기 무기 산화물 분말의 소결 온도는 1,300 ℃ 이상 1,500 ℃ 이하일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자는 세리아계 화합물이고, 상기 무기 산화물 분말의 소결온도는 세리아계 화합물의 소결 온도보다 50 ℃ 이상 낮은 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle is a ceria compound, and the sintering temperature of the inorganic oxide powder having a porosity of 20% or less of the electrolyte may be 1,300 ° C or more and 1,500 ° C or less. According to an embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle is a ceria compound, and the sintering temperature of the inorganic oxide powder may be 50 ° C or more lower than the sintering temperature of the ceria compound.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자는 비스무스계 화합물이고, 상기 전해질의 공극률이 20 % 이하가 되는 상기 무기 산화물 분말의 소결 온도는 1,200 ℃ 이상 1,400 ℃ 이하일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자는 비스무스계 화합물이고, 상기 무기 산화물 분말의 소결온도는 비스무스계 화합물의 소결 온도보다 50 ℃ 이상 낮은 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle is a bismuth-based compound, and the sintering temperature of the inorganic oxide powder having a porosity of 20% or less of the electrolyte may be 1,200 ° C or higher and 1,400 ° C or lower. According to one embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle is a bismuth-based compound, and the sintering temperature of the inorganic oxide powder may be 50 ° C or more lower than the sintering temperature of the bismuth-based compound.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자는 란타늄갈레이트계 화합물이고, 상기 전해질의 공극률이 20 % 이하가 되는 상기 무기 산화물 분말의 소결 온도는 1,200 ℃ 이상 1,400 ℃ 이하일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자는 란타늄갈레이트계 화합물이고, 상기 무기 산화물 분말의 소결온도는 란타늄갈레이트계 화합물의 소결 온도보다 50 ℃ 이상 낮은 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle is a lanthanum gallate compound, and the sintering temperature of the inorganic oxide powder having a porosity of 20% or less of the electrolyte may be 1,200 ° C or more and 1,400 ° C or less. According to an embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle is a lanthanum gallate compound, and the sintering temperature of the inorganic oxide powder may be 50 ° C or more lower than the sintering temperature of the lanthanum gallate compound.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자와 상기 제2 무기 산화물 입자는 서로 동종 또는 이종의 화합물을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle may contain the same or different compounds.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 및 제2 무기 산화물 입자는 지르코니아계 화합물일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first and second inorganic oxide particles may be zirconia-based compounds.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 및 제2 무기 산화물 입자는 세리아계 화합물일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first and second inorganic oxide particles may be ceria compounds.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 및 제2 무기 산화물 입자는 비스무스계 화합물일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first and second inorganic oxide particles may be a bismuth-based compound.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 및 제2 무기 산화물 입자는 란타늄갈레이트계 화합물일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first and second inorganic oxide particles may be lanthanum gallate compounds.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 소결체의 소결 온도는 상기 제1 무기 산화물 입자의 소결 온도의 70 % 이상 95 % 이하일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the sintering temperature of the sintered body may be 70% or more and 95% or less of the sintering temperature of the first inorganic oxide particle.

상기 "소결 온도"는 상기 무기 산화물 분말을 열처리 하여, 상기 무기 산화물 분말의 소결체의 공극률이 20 % 이내로 될 수 있는 온도를 의미한다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전해질은 상기 소결체를 포함할 수 있으며, 상기 전해질의 공극률은 상기 소결체의 공극률과 동일할 수 있다.The "sintering temperature" means a temperature at which the porosity of the sintered body of the inorganic oxide powder can be 20% or less by heat-treating the inorganic oxide powder. Specifically, the electrolyte according to one embodiment of the present disclosure may include the sintered body, and the porosity of the electrolyte may be the same as the porosity of the sintered body.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전해질은 고체산화물 연료전지용 전해질일 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the electrolyte may be an electrolyte for a solid oxide fuel cell.

본 명세서의 일 실시상태는 공기극; 연료극; 및 상기 공기극 및 상기 연료극 사이에 구비된 상기 전해질을 포함하는 고체 산화물 연료전지를 제공한다. One embodiment of the present disclosure relates to an air electrode; Fuel electrode; And the electrolyte provided between the air electrode and the fuel electrode.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고체 산화물 연료전지는 상기 공기극, 상기 연료극 및 상기 전해질을 동시에 소성하여 형성된 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the solid oxide fuel cell may be formed by simultaneously firing the air electrode, the fuel electrode, and the electrolyte.

전술한 바와 같이, 상기 전해질은 낮은 소결 온도를 갖으므로, 고체 산화물 연료전지의 제조시 전극 등 다른 구성과의 동시 소성을 통하여 열처리 공정을 단순화시킬 수 있다. 그러므로, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 고체 산화물 연료전지는 각각의 구성을 별도로 소성한 후 접합하는 경우에 비하여 공정 단가를 대폭 낮출 수 있으며, 각 구성간의 계면에서의 접합력이 우수한 장점이 있다. As described above, since the electrolyte has a low sintering temperature, it is possible to simplify the heat treatment process by co-firing with other components such as an electrode during production of the solid oxide fuel cell. Therefore, the solid oxide fuel cell according to one embodiment of the present invention has a merit that the process cost can be greatly reduced as compared with the case where the respective components are separately fired and bonded, and the bonding force at the interface between each component is excellent.

일반적으로, 고체 산화물 연료전지의 경우, 애노드 또는 캐소드를 형성한 이후 상기 애노드 또는 캐소드 상에 전해질을 형성하게 되는데, 전해질의 소성 온도가 애노드 또는 캐소드보다 높게되어, 다공성 구조가 필요한 애노드 또는 캐소드를 필요 이상의 온도에서 소성하는 결과가 되어 애노드 또는 캐소드의 치밀화가 진행된다. 즉, 일반적인 고체 산화물 연료전지의 경우, 치밀한 구조의 전해질을 형성하는 경우, 애노드 또는 캐소드의 성능 저하가 수반된다. Generally, in the case of a solid oxide fuel cell, after an anode or a cathode is formed, an electrolyte is formed on the anode or the cathode. The firing temperature of the electrolyte is higher than that of the anode or the cathode to require an anode or a cathode requiring a porous structure Or more and the densification of the anode or the cathode proceeds. That is, in the case of a general solid oxide fuel cell, when an electrolyte having a dense structure is formed, the performance of the anode or the cathode is accompanied by degradation.

이에 반하여, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 고체 산화물 연료전지는 낮은 소성 온도에서 치밀한 구조를 형성하는 전해질을 포함하여, 애노드 및 캐소드와 동시 소성을 할 수 있으므로, 애노드 또는 캐소드의 성능 저하 없이 치밀한 구조의 전해질을 포함할 수 있다. On the other hand, the solid oxide fuel cell according to one embodiment of the present invention includes an electrolyte that forms a dense structure at a low firing temperature, and can be co-fired with the anode and the cathode. Therefore, Of the electrolyte.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고체산화물 연료전지의 형태는 원통형(tubular), 평관형(flat tubular) 또는 평판형(planar type) 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the shape of the solid oxide fuel cell may be a tubular, a flat tubular, or a planar type.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고체산화물 연료전지는 단위셀일 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the solid oxide fuel cell may be a unit cell.

나아가, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 2 이상의 단위셀들을 서로 연결하는 인터커넥터를 포함하는 스택; 연료를 상기 스택으로 공급하는 연료공급부; 및 공기를 상기 스택으로 공급하는 공기공급부를 포함하는 것인 고체산화물 연료전지 모듈을 제공한다. Further, according to an embodiment of the present disclosure, a stack including an interconnector connecting the two or more unit cells to each other; A fuel supply unit for supplying fuel to the stack; And an air supply unit for supplying air to the stack.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 본 명세서의 고체산화물 연료전지는 상기 단위셀과 동일하게 사용될 수 있다. According to one embodiment of the present specification, the solid oxide fuel cell of the present specification can be used in the same manner as the unit cell.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 연료극은 ASL(Anode Support layer) 및 AFL(Anode Functional Layer)를 포함할 수 있다. 상기 AFL은 다공성 막일 수 있으며, 이는 ASL 및 전해질막 사이에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 ASL은 전해질막과 접하여, 전기화학적 반응이 일어나는 영역이 될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the anode may include an anode support layer (ASL) and an anode functional layer (AFL). The AFL may be a porous film, which may be provided between the ASL and the electrolyte membrane. More specifically, the ASL may be a region in contact with the electrolyte membrane to cause an electrochemical reaction.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 ASL는 연료극의 지지층의 역할을 하며, 이를 위하여 AFL에 비하여 상대적으로 더 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 ASL은 연료를 AFL에까지 원활하게 도달하도록 하고, 전기 전도도가 우수하게 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the ASL serves as a support layer of the fuel electrode, and may be formed to be relatively thicker than the AFL. In addition, the ASL allows the fuel to reach the AFL smoothly, and the electrical conductivity can be made excellent.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 공기극은 CSL(Cathode Support layer) 및 CFL(Cathode Functional Layer)를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the air electrode may include a CSL (Cathode Support Layer) and a CFL (Cathode Functional Layer).

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 CFL은 다공성 막일 수 있으며, 이는 CSL 및 전해질 사이에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 CSL은 전해질막과 접하여, 전기화학적 반응이 일어나는 영역이 될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the CFL may be a porous membrane, which may be provided between the CSL and the electrolyte. More specifically, the CSL may be a region in contact with the electrolyte membrane to cause an electrochemical reaction.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 CSL는 공기극의 지지층의 역할을 하며, 이를 위하여 CFL에 비하여 상대적으로 더 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 CSL은 공기를 CFL에까지 원활하게 도달하도록 하고, 전기 전도도가 우수하게 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the CSL serves as a support layer of the air electrode, and may be formed to be relatively thicker than the CFL. In addition, the CSL allows the air to reach the CFL smoothly, and the electrical conductivity can be made excellent.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 인터커넥터는 각각의 단위셀로 연료가 이동할 수 있는 연료 유로 및 각각의 단위셀로 공기가 이동할 수 있는 공기 유로를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the interconnector may include a fuel passage through which fuel can move to each unit cell, and an air passage through which air can move to each unit cell.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 스택은 2 이상의 단위셀의 스택(stack)일 수 있다. 또한, 상기 인터커넥터는 각각의 단위셀을 연결하는 연료 유로 및 공기 유로를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the stack may be a stack of two or more unit cells. The interconnector may include a fuel passage and an air passage connecting the unit cells.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 스택은 각각의 단위셀이 직렬로 적층되고, 상기 단위셀들 사이에 이들을 전기적으로 연결하는 분리판(seperator)이 더 구비될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the stack may further include a separator for stacking the unit cells in series and electrically connecting the unit cells with each other.

본 명세서의 일 실시상태는 제1 무기 산화물 입자를 형성하는 단계; 제2 무기 산화물 입자를 준비하는 단계; 및 상기 제1 무기 산화물 입자에 상기 제2 무기 산화물 입자를 결합하여 1 이상의 이온 전도성 입자를 형성하는 단계를 포함하는 상기 무기 산화물 분말의 제조방법을 제공한다. One embodiment of the present disclosure relates to a method of forming an inorganic oxide particle, comprising: forming a first inorganic oxide particle; Preparing a second inorganic oxide particle; And bonding the second inorganic oxide particles to the first inorganic oxide particles to form at least one ion-conductive particle.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기 산화물 입자를 형성하는 단계는 지르코니아계 화합물; 세리아계 화합물; 비스무스계 화합물 및 란타늄갈레이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 플럭스(flux)를 사용하여 열처리한 후, 200 ㎚ 이상의 입경을 가지는 입자를 필터링하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the step of forming the first inorganic oxide particles may be performed by using a zirconia-based compound; Ceria compounds; A bismuth compound and a lanthanum gallate compound may be heat-treated using a flux, and then the particles having a particle diameter of 200 nm or more may be filtered.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이온 전도성 입자를 형성하는 단계는 고상 반응법, 열분해법 또는 산화환원법을 이용하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the step of forming the ion conductive particles may be a solid-phase reaction method, a pyrolysis method, or an oxidation-reduction method.

이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples with reference to the drawings. However, the embodiments according to the present disclosure can be modified in various other forms, and the scope of the present specification is not construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present disclosure are provided to more fully describe the present disclosure to those of ordinary skill in the art.

[실시예 1][Example 1]

출발 물질을 HAS(Rhodia 사의 상용 GDC 분말)로 하여 입자의 크기에 대한 온도의 영향을 살펴 보았다. The effect of temperature on particle size was investigated using HAS (commercial GDC powder from Rhodia) as the starting material.

GDC (Gallate doped Ceria) 분말 자체는 온도가 높을수록 입자 크기가 커지지만 온도를 높여서 열처리를 하여도 1 ㎛ 이상의 입경을 가지는 입자를 얻을 수 없었다. 그러므로, 플럭스(Flux)를 사용하여 입자의 크기를 더 성장 시켰다. H3BO3, NH4Cl, NaCl, ZnCl 등의 Flux를 사용하였으며, 이를 통해 11 ㎛ 이상의 크기를 나타내는 GDC 입자를 얻을 수 있었다. 이렇게 성장 시킨 분말을 볼밀로 분산 시킨 후 분급을 통해 1 ㎛ 이상의 크기를 갖는 입자들만 필터링하여 제1 무기 산화물 입자를 얻었다. The particle size of GDC (Gallate doped Ceria) powder itself increased with increasing temperature, but particles with a particle size of 1 ㎛ or more could not be obtained even by heat treatment at a higher temperature. Therefore, the particle size was further grown using flux. Flux such as H 3 BO 3 , NH 4 Cl, NaCl, and ZnCl was used to obtain GDC particles having a size of 11 μm or more. The thus-grown powder was dispersed in a ball mill, and the particles having a size of 1 mu m or more were filtered out through classification to obtain the first inorganic oxide particles.

나아가, 질산염 형태의 세륨과 가돌리늄을 이용하여 용액을 만든 후 잘 분산된 상기 제1 무기 산화물 입자와 혼합한 후 pH를 9로 조절하여 상기 제1 무기 산화물 입자 표면에 나노 크기의 GDC 입자가 결합하도록 공침(co-precipitation)하여 무기 산화물 분말을 제조하였다. Further, a solution is prepared using cerium and gadolinium in the form of nitrate, mixed with the well-dispersed first inorganic oxide particles, and the pH is adjusted to 9 so that nano-sized GDC particles bind to the surface of the first inorganic oxide particles Followed by co-precipitation to prepare an inorganic oxide powder.

도 2 및 도 3은 실시예 1에 따라 제조된 무기 산화물 입자의 이미지를 나타낸 것이다. Figs. 2 and 3 show images of inorganic oxide particles prepared according to Example 1. Fig.

[실시예 2][Example 2]

상기 실시예 1과 같이 제조된 무기 산화물 입자를 1350 ℃의 온도로 소성하여 전해질을 제조하였다. 실시예 2에 따라 제조된 전해질의 치밀도는 공극률을 이용하여 측정할 수 있으며, 측정된 공극률은 19.9 %였다. 그러므로, 실시예 2에 따른 전해질의 치밀도는 80.1 %로서 우수한 치밀도를 나타내었다. The inorganic oxide particles prepared in the same manner as in Example 1 were fired at a temperature of 1350 ° C to prepare an electrolyte. The density of the electrolyte prepared according to Example 2 can be measured using porosity, and the measured porosity was 19.9%. Therefore, the density of the electrolyte according to Example 2 was 80.1% and showed a high density.

도 4는 실시예 2에 따라 제조된 전해질의 이미지를 나타낸 것이다. Fig. 4 shows an image of an electrolyte prepared according to Example 2. Fig.

[실시예 3][Example 3]

1450 ℃의 온도로 소성한 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 전해질을 제조하였다. 상기 실시예 3에 따른 전해질의 치밀도는 99 %에 달하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2 except that the electrolyte was fired at a temperature of 1450 ° C. The density of the electrolyte according to Example 3 reached 99%.

도 5는 실시예 3에 따라 제조된 전해질의 이미지를 나타낸 것이다.5 shows an image of an electrolyte prepared according to Example 3. Fig.

[비교예 1][Comparative Example 1]

가공되지 않은 GDC 입자를 이용하여 실시예 2에서와 같이 1350 ℃로 소성하여 전해질을 제조하였다. 살시 비교예 1에 따른 전해질의 치밀도는 65.1 %였다. The unprocessed GDC particles were fired at 1350 캜 as in Example 2 to prepare an electrolyte. The density of the electrolyte according to Comparative Example 1 was 65.1%.

도 6는 비교예 1에 따라 제조된 전해질의 이미지를 나타낸 것이다.6 shows an image of an electrolyte prepared according to Comparative Example 1. Fig.

[비교예 2][Comparative Example 2]

가공되지 않은 GDC 입자를 이용하여 실시예 3에서와 같이 1450 ℃로 소성하여 전해질을 제조하였다. 살시 비교예 1에 따른 전해질의 치밀도는 70.1 %였다.The untreated GDC particles were fired at 1450 ° C as in Example 3 to prepare an electrolyte. The density of the electrolyte according to Comparative Example 1 was 70.1%.

도 7는 비교예 2에 따라 제조된 전해질의 이미지를 나타낸 것이다.FIG. 7 shows an image of an electrolyte prepared according to Comparative Example 2. FIG.

상기 실시예 2, 3 및 비교예 1,2를 통하여 알 수 있듯이, 본 명세서의 일 실시상태에 따라 제조된 전해질은 낮은 온도에서 높은 치밀도를 나타내는 것을 알 수 있으며, 이는 고체 산화물 연료전지l 전해질로 사용되는 경우 우수한 성능을 나타낼 수 있음을 의미한다. 구체적으로, 상기 실시예 및 비교예는 본 명세서의 전해질의 소성 온도가 낮아진 것을 나타내는 것이다. As can be seen from Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the electrolyte produced according to one embodiment of the present invention exhibits high density at low temperature, Which means that it can exhibit excellent performance when used as an electrolyte. Specifically, the examples and the comparative examples show that the sintering temperature of the electrolyte of the present specification is lowered.

Claims (21)

제1 무기 산화물 입자; 및 상기 제1 무기 산화물 입자의 표면에 결합된 적어도 하나의 제2 무기 산화물 입자를 포함하는 1 이상의 이온 전도성 입자를 포함하고,
상기 제2 무기 산화물 입자의 입경은 상기 제1 무기 산화물 입자의 입경의 1/10,000 이상 1/2 이하이며,
상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자는 각각 이트륨, 스칸듐, 칼슘 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑된 지르코니아계 화합물; 가돌리늄, 사마륨, 란타늄, 이테르븀 및 네오디뮴 중 적어도 하나로 도핑된 세리아계 화합물; 칼슘, 스트론튬, 바륨, 가돌리튬 및 이트륨 중 적어도 하나로 도핑된 비스무스 산화물계 화합물; 및 스트론튬 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑된 란타늄 갈레이트(lanthanum gallate)계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하고,
상기 제1 무기 산화물 입자와 상기 제2 무기 산화물 입자는 서로 동종의 화합물을 포함하며,
상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자 각각의 산소 이온 전도도는 800 ℃에서 0.0001 S/㎝ 이상 0.5 S/㎝ 이하인 무기 산화물 분말.A first inorganic oxide particle; And at least one second inorganic oxide particle bonded to the surface of the first inorganic oxide particle,
The particle size of the second inorganic oxide particle is 1 / 10,000 or more and 1/2 or less of the particle size of the first inorganic oxide particle,
Wherein the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle are each a zirconia-based compound doped with at least one of yttrium, scandium, calcium, and magnesium; Ceria compounds doped with at least one of gadolinium, samarium, lanthanum, ytterbium, and neodymium; A bismuth oxide-based compound doped with at least one of calcium, strontium, barium, gadolinium, and yttrium; And a lanthanum gallate-based compound doped with at least one of strontium and magnesium,
Wherein the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle include the same kind of compound,
Wherein each of the first inorganic oxide particles and the second inorganic oxide particles has an oxygen ion conductivity of 0.0001 S / cm or more and 0.5 S / cm or less at 800 占 폚. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 무기 산화물 입자의 평균 입경은 200 ㎚ 이상 20 ㎛ 이하이고, 상기 제2 무기 산화물 입자의 평균 입경은 1 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하인 것인 무기 산화물 분말.The method according to claim 1,
Wherein an average particle diameter of the first inorganic oxide particles is 200 nm or more and 20 占 퐉 or less and an average particle diameter of the second inorganic oxide particles is 1 nm or more and 500 nm or less. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 무기 산화물 분말 내에 상기 제1 무기 산화물 입자와 상기 제2 무기 산화물 입자의 중량비는 1,000 : 1 내지 1 : 10 인 것인 무기 산화물 분말.The method according to claim 1,
Wherein a weight ratio of the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle in the inorganic oxide powder is 1,000: 1 to 1:10. 청구항 1에 있어서,
상기 제2 무기 산화물 입자는 상기 제1 무기 산화물 입자의 표면 면적의 20 % 이상 100 % 이하로 결합하는 것인 무기 산화물 분말.The method according to claim 1,
And the second inorganic oxide particles bind at 20% or more and 100% or less of the surface area of the first inorganic oxide particles. 제1 무기 산화물 입자; 및 상기 제1 무기 산화물 입자의 표면에 결합된 적어도 하나의 제2 무기 산화물 입자를 포함하는 1 이상의 이온 전도성 입자를 포함하고,
상기 제2 무기 산화물 입자의 입경은 상기 제1 무기 산화물 입자의 입경의 1/10,000 이상 1/2 이하이며,
상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자는 각각 이트륨, 스칸듐, 칼슘 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑된 지르코니아계 화합물; 가돌리늄, 사마륨, 란타늄, 이테르븀 및 네오디뮴 중 적어도 하나로 도핑된 세리아계 화합물; 칼슘, 스트론튬, 바륨, 가돌리튬 및 이트륨 중 적어도 하나로 도핑된 비스무스 산화물계 화합물; 및 스트론튬 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑된 란타늄 갈레이트(lanthanum gallate)계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하고,
상기 제1 무기 산화물 입자와 상기 제2 무기 산화물 입자는 서로 동종의 화합물을 포함하며,
상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자 각각의 산소 이온 전도도는 800 ℃ 에서 0.0001 S/㎝ 이상 0.5 S/㎝ 이하인 무기 산화물 분말의 소결체를 포함하는 전해질.A first inorganic oxide particle; And at least one second inorganic oxide particle bonded to the surface of the first inorganic oxide particle,
The particle size of the second inorganic oxide particle is 1 / 10,000 or more and 1/2 or less of the particle size of the first inorganic oxide particle,
Wherein the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle are each a zirconia-based compound doped with at least one of yttrium, scandium, calcium, and magnesium; Ceria compounds doped with at least one of gadolinium, samarium, lanthanum, ytterbium, and neodymium; A bismuth oxide-based compound doped with at least one of calcium, strontium, barium, gadolinium, and yttrium; And a lanthanum gallate-based compound doped with at least one of strontium and magnesium,
Wherein the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle include the same kind of compound,
Wherein the oxygen ion conductivity of each of the first inorganic oxide particles and the second inorganic oxide particles is 0.0001 S / cm or more and 0.5 S / cm or less at 800 占 폚. 청구항 7에 있어서,
상기 전해질의 공극률을 0 % 이상 20 % 이하인 것인 전해질.The method of claim 7,
Wherein the porosity of the electrolyte is 0% or more and 20% or less. 청구항 7에 있어서,
상기 제1 무기 산화물 입자는 이트륨, 스칸듐, 칼슘 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑된 지르코니아계 화합물이고, 상기 전해질의 공극률이 20 % 이하가 되는 상기 무기 산화물 분말의 소결 온도는 1,100 ℃ 이상 1,300 ℃ 이하인 것인 전해질.The method of claim 7,
Wherein the first inorganic oxide particle is a zirconia compound doped with at least one of yttrium, scandium, calcium and magnesium, and the sintering temperature of the inorganic oxide powder having a porosity of 20% or less of the electrolyte is 1,100 ° C or more and 1,300 ° C or less Electrolyte. 청구항 7에 있어서,
상기 제1 무기 산화물 입자는 가돌리늄, 사마륨, 란타늄, 이테르븀 및 네오디뮴 중 적어도 하나로 도핑된 세리아계 화합물이고, 상기 전해질의 공극률이 20 % 이하가 되는 상기 무기 산화물 분말의 소결 온도는 1,300 ℃ 이상 1,500 ℃ 이하인 것인 전해질.The method of claim 7,
The first inorganic oxide particle is a ceria compound doped with at least one of gadolinium, samarium, lanthanum, ytterbium, and neodymium. The sintering temperature of the inorganic oxide powder having a porosity of 20% or less of the electrolyte is 1,300 ° C or more and 1,500 ° C or less Electrolytes that will be. 청구항 7에 있어서,
상기 제1 무기 산화물 입자는 칼슘, 스트론튬, 바륨, 가돌리튬 및 이트륨 중 적어도 하나로 도핑된 비스무스계 화합물이고, 상기 전해질의 공극률이 20 % 이하가 되는 상기 무기 산화물 분말의 소결 온도는 1,200 ℃ 이상 1,400 ℃ 이하인 것인 전해질.The method of claim 7,
The first inorganic oxide particle is a bismuth compound doped with at least one of calcium, strontium, barium, gadolinium and yttrium. The sintering temperature of the inorganic oxide powder having a porosity of 20% or less of the electrolyte is 1,200 ° C. or more and 1,400 ° C. Or less. 청구항 7에 있어서,
상기 제1 무기 산화물 입자는 스트론튬 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑된 란타늄갈레이트계 화합물이고, 상기 전해질의 공극률이 20 % 이하가 되는 상기 무기 산화물 분말의 소결 온도는 1,200 ℃ 이상 1,400 ℃ 이하인 것인 전해질.The method of claim 7,
Wherein the first inorganic oxide particle is a lanthanum gallate compound doped with at least one of strontium and magnesium, and the sintering temperature of the inorganic oxide powder having a porosity of 20% or less of the electrolyte is 1,200 ° C or more and 1,400 ° C or less. 삭제delete 청구항 7에 있어서,
상기 소결체의 소결 온도는 상기 제1 무기 산화물 입자의 소결 온도의 70 % 이상 95 % 이하인 것인 전해질.The method of claim 7,
Wherein the sintering temperature of the sintered body is 70% or more and 95% or less of the sintering temperature of the first inorganic oxide particle. 청구항 7에 있어서,
상기 소결체의 함량은 상기 전해질의 총 중량에 대하여 5 중량% 이상 100 중량% 이하인 것인 전해질.The method of claim 7,
Wherein the content of the sintered body is 5 wt% or more and 100 wt% or less based on the total weight of the electrolyte. 청구항 7 내지 12, 14 및 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전해질은 고체 산화물 연료전지용 전해질인 것인 전해질.The method according to any one of claims 7 to 12, 14 and 15,
Wherein the electrolyte is an electrolyte for a solid oxide fuel cell. 공기극; 연료극; 및 상기 공기극과 상기 연료극 사이에 구비된 청구항 7 내지 12, 14 및 15 중 어느 한 항에 따른 전해질을 포함하는 고체 산화물 연료전지.Air pole; Fuel electrode; And an electrolyte according to any one of claims 7 to 12, 14, and 15 provided between the air electrode and the fuel electrode. 청구항 17에 있어서,
상기 고체 산화물 연료전지는 상기 공기극, 상기 연료극 및 상기 전해질을 동시에 소성하여 형성된 것인 고체 산화물 연료전지.18. The method of claim 17,
Wherein the solid oxide fuel cell is formed by simultaneously firing the air electrode, the fuel electrode, and the electrolyte. 제1 무기 산화물 입자를 형성하는 단계;
상기 제1 무기 산화물 입자와 서로 동종의 화합물을 포함하는 제2 무기 산화물 입자를 준비하는 단계; 및
상기 제1 무기 산화물 입자에 상기 제2 무기 산화물 입자를 결합하여 1 이상의 이온 전도성 입자를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제1 무기 산화물 입자 및 상기 제2 무기 산화물 입자는 각각 이트륨, 스칸듐, 칼슘 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑된 지르코니아계 화합물; 가돌리늄, 사마륨, 란타늄, 이테르븀 및 네오디뮴 중 적어도 하나로 도핑된 세리아계 화합물; 칼슘, 스트론튬, 바륨, 가돌리튬 및 이트륨 중 적어도 하나로 도핑된 비스무스 산화물계 화합물; 및 스트론튬 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑된 란타늄 갈레이트(lanthanum gallate)계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하고,
청구항 1, 2 및 5 내지 6 중 어느 한 항에 따른 무기 산화물 분말의 제조방법.Forming a first inorganic oxide particle;
Preparing a second inorganic oxide particle containing a compound of the same kind as the first inorganic oxide particle; And
And bonding the second inorganic oxide particle to the first inorganic oxide particle to form at least one ion conductive particle,
Wherein the first inorganic oxide particle and the second inorganic oxide particle are each a zirconia-based compound doped with at least one of yttrium, scandium, calcium, and magnesium; Ceria compounds doped with at least one of gadolinium, samarium, lanthanum, ytterbium, and neodymium; A bismuth oxide-based compound doped with at least one of calcium, strontium, barium, gadolinium, and yttrium; And a lanthanum gallate-based compound doped with at least one of strontium and magnesium,
A method for producing an inorganic oxide powder according to any one of claims 1, 2 and 5 to 6. 청구항 19에 있어서,
상기 제1 무기 산화물 입자를 형성하는 단계는 이트륨, 스칸듐, 칼슘 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑된 지르코니아계 화합물; 가돌리늄, 사마륨, 란타늄, 이테르븀 및 네오디뮴 중 적어도 하나로 도핑된 세리아계 화합물; 칼슘, 스트론튬, 바륨, 가돌리튬 및 이트륨 중 적어도 하나로 도핑된 비스무스계 화합물 및 스트론튬 및 마그네슘 중 적어도 하나로 도핑된 란타늄갈레이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 플럭스(flux)를 사용하여 열처리한 후, 200 ㎚ 이상의 입경을 가지는 입자를 필터링하는 것인 무기 산화물 분말의 제조방법. The method of claim 19,
The step of forming the first inorganic oxide particles may include a step of forming a first inorganic oxide particle by using a zirconia-based compound doped with at least one of yttrium, scandium, calcium, and magnesium; Ceria compounds doped with at least one of gadolinium, samarium, lanthanum, ytterbium, and neodymium; At least one compound selected from the group consisting of bismuth compounds doped with at least one of calcium, strontium, barium, gadolinium and yttrium, and lanthanum gallate compounds doped with at least one of strontium and magnesium is mixed with a flux And after the heat treatment, particles having a particle diameter of 200 nm or more are filtered out. 청구항 19에 있어서,
상기 이온 전도성 입자를 형성하는 단계는 고상 반응법, 열분해법 또는 산화환원법을 이용하는 것인 무기 산화물 분말의 제조방법.The method of claim 19,
Wherein the step of forming the ion conductive particles employs a solid-phase reaction method, a thermal decomposition method, or an oxidation-reduction method.
KR1020140085298A 2013-08-01 2014-07-08 Inorganic oxide powder and electrolyte comprising sintered body of the same KR101679910B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/907,662 US10014543B2 (en) 2013-08-01 2014-07-29 Inorganic oxide powder and electrolyte comprising sintered body of the same
CN201480043100.0A CN105431972B (en) 2013-08-01 2014-07-29 Inorganic oxide powder and the electrolyte including its sintered body
PCT/KR2014/006915 WO2015016565A1 (en) 2013-08-01 2014-07-29 Electrolyte containing inorganic oxide powder and sintered bodies thereof
JP2016529719A JP6209279B2 (en) 2013-08-01 2014-07-29 Electrolyte containing inorganic oxide powder and sintered body thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130091785 2013-08-01
KR20130091785 2013-08-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150016092A KR20150016092A (en) 2015-02-11
KR101679910B1 true KR101679910B1 (en) 2016-11-28

Family

ID=52573187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140085298A KR101679910B1 (en) 2013-08-01 2014-07-08 Inorganic oxide powder and electrolyte comprising sintered body of the same

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10014543B2 (en)
JP (1) JP6209279B2 (en)
KR (1) KR101679910B1 (en)
CN (1) CN105431972B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113258112A (en) * 2021-07-16 2021-08-13 北京思伟特新能源科技有限公司 Preparation method of metal-supported solid oxide fuel cell and fuel cell

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210198A (en) * 2005-01-28 2006-08-10 Hosokawa Funtai Gijutsu Kenkyusho:Kk Solid electrolyte, material powder therefor solid oxide type fuel cell, and manufacturing method for material powder for solid electrolyte
JP2011142064A (en) * 2009-03-23 2011-07-21 Sumitomo Chemical Co Ltd Manufacturing method of layered structure lithium complex metal oxide

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08306361A (en) * 1995-04-28 1996-11-22 Central Res Inst Of Electric Power Ind Fuel electrode material for solid electrolyte fuel cell and its manufacture
JP3720539B2 (en) 1997-07-16 2005-11-30 株式会社フジクラ Fuel electrode material for solid oxide fuel cell and fuel electrode film forming method using the same
JP4534188B2 (en) 2003-04-25 2010-09-01 日産自動車株式会社 Fuel cell electrode material and solid oxide fuel cell using the same
JP4383092B2 (en) 2003-05-28 2009-12-16 京セラ株式会社 Electrochemical element
US7527761B2 (en) 2004-12-15 2009-05-05 Coorstek, Inc. Preparation of yttria-stabilized zirconia reaction sintered products
JP4931362B2 (en) 2005-03-29 2012-05-16 京セラ株式会社 Fuel cell and fuel cell
KR100691908B1 (en) 2005-09-08 2007-03-09 한화석유화학 주식회사 Coating method of metal oxide superfine particles on the surface of metal oxide and coating produced therefrom
JP2008041469A (en) 2006-08-08 2008-02-21 Tokyo Electric Power Co Inc:The Base material for interconnector of solid oxide fuel cell, interconnector of solid oxide fuel cell, its manufacturing method, and solid oxide fuel cell
JP5361143B2 (en) 2007-05-29 2013-12-04 新光電気工業株式会社 Solid oxide fuel cell and method for producing the same
KR100904203B1 (en) 2007-07-04 2009-06-23 한국과학기술연구원 Method for fabricating electrolyte-electrode composites for a fuel cell
US8617762B2 (en) 2007-09-28 2013-12-31 General Electric Company Method of processing a ceramic electrolyte, and related articles
US20130146469A1 (en) * 2010-02-10 2013-06-13 Ut-Battelle, Llc Low Temperature Electrolytes for Solid Oxide Cells Having High Ionic Conductivity
KR101261385B1 (en) 2011-04-27 2013-05-06 한국세라믹기술원 The method of forming Ni/YSZ core-shell by high speed mixing and use it manufacturing method for uniform nano-structure arrays by heat treatments
KR101351221B1 (en) * 2011-09-21 2014-01-14 한국전력공사 Fabrication Method of Substrate-Supported Coating Layers by Using Tape Casting Film Sheet
JP5849264B2 (en) 2011-12-12 2016-01-27 株式会社村田製作所 Piezoelectrically oriented ceramics and manufacturing method thereof
US9525179B2 (en) * 2013-03-13 2016-12-20 University Of Maryland, College Park Ceramic anode materials for solid oxide fuel cells

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210198A (en) * 2005-01-28 2006-08-10 Hosokawa Funtai Gijutsu Kenkyusho:Kk Solid electrolyte, material powder therefor solid oxide type fuel cell, and manufacturing method for material powder for solid electrolyte
JP2011142064A (en) * 2009-03-23 2011-07-21 Sumitomo Chemical Co Ltd Manufacturing method of layered structure lithium complex metal oxide

Also Published As

Publication number Publication date
CN105431972B (en) 2018-01-09
CN105431972A (en) 2016-03-23
KR20150016092A (en) 2015-02-11
JP6209279B2 (en) 2017-10-04
US20160181645A1 (en) 2016-06-23
JP2016534966A (en) 2016-11-10
US10014543B2 (en) 2018-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4953152B2 (en) Solid oxide fuel cell
KR101835956B1 (en) Method of manufacturing electrode, electrode manufactured by the method, electorde structure comprising the electrode, fuel cell or metal-air secondary battery comprising the electrode, battery module having the fuel cell or metal-air secondary battery, and composition for manufacturing the electrode
KR20130099704A (en) Functional layer material for solid oxide fuel cell, functional layer manufactured using the material and solid oxide fuel cell including the functional layer
KR20110075242A (en) Composite ceramic contact material for solid oxide fuel cell and method of preparing ceramic contact material
JP2015506081A (en) Interconnection of solid oxide fuel cells containing ceramic interconnect material and partially stabilized zirconia
KR101808387B1 (en) Ceria electrolyte for low temperature sintering and solid oxide fuel cells using the same
WO2015054024A1 (en) Gas phase modification of solid oxide fuel cells
JP6512293B2 (en) Electrode slurry of solid oxide fuel cell, green sheet for electrode of solid oxide fuel cell, electrode of solid oxide fuel cell, solid oxide fuel cell, and method of manufacturing electrode of solid oxide fuel cell
JP2012028299A (en) Solid oxide fuel cell and manufacturing method thereof
EP3451429A1 (en) Electrolyte for solid oxide fuel cell, solid oxide fuel cell comprising same, composition for said electrolyte, and method for producing said electrolyte
CN105742674A (en) Positive electrode material of high-temperature fuel cell and preparation method of positive electrode material
KR101679910B1 (en) Inorganic oxide powder and electrolyte comprising sintered body of the same
KR20160053832A (en) Inorganic oxide particle and electrolyte comprising sintered body of the same
JP5436588B2 (en) High ion conductive solid electrolyte material and sintered body, and solid electrolyte fuel cell
KR102026502B1 (en) Solid oxide fuel cell, battery module comprising the same and method for manufacturing solid oxide fuel cell
KR20180017718A (en) Core­shell structured composite powder for solid oxide fuel cell
WO2015016565A1 (en) Electrolyte containing inorganic oxide powder and sintered bodies thereof
KR102129651B1 (en) Cathod green sheet for solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell
KR101927306B1 (en) Oxide particle, electrode comprising the same and fuel cell comprising the electrode
KR102091454B1 (en) Cathode material for solid oxide fuel cell, and solid oxide fuel cell having the same
KR101787811B1 (en) Method of manufacturing electrode, electrode manufactured by the method and fuel cell comprising the same
JP5412534B2 (en) Method for producing composite substrate and method for producing solid oxide fuel cell
JP2004303713A (en) Solid oxide fuel cell
KR102661110B1 (en) Electrochemical device including bi-functional catalyst
KR20180018231A (en) Manufacturing method of core­shell structured composite powder for solid oxide fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant